永磁电机槽极配合及实用设计

前言
第1章　永磁电机槽极配合与电机性能1
1.1　电机运行的质量特性1
1.2　电机结构与槽极配合3
1.3　电机槽极配合与电机性能、工艺的关系4
1.4　电机槽极配合对电机主要参数的影响4
第2章　永磁电机槽极配合与绕组6
2.1　电机槽极配合6
2.2　电机绕组形式7
2.2.1　单节距绕组7
2.2.2　多节距绕组8
2.2.3　整数槽绕组和分数槽绕组8
2.3　电机绕组的分布形式11
2.3.1　单层绕组和双层绕组11
2.3.2　槽极配合的分布12
2.4　电机绕组的显极与庶极16
2.4.1　绕组显极和庶极的名称由来16
2.4.2　显极与庶极的绕组排列18
2.4.3　显极与庶极的特点18
2.4.4　显极与庶极的绕组接法19
2.5　电机的节距和极距20
2.5.1　节距和极距定义20
2.5.2　单层绕组的节距20
2.5.3　双层绕组的节距22
2.5.4　单层和双层绕组的应用23
2.6　电机绕组的分区23
2.6.1　绕组分区简介23
2.6.2　分区中的绕组分布25
2.6.3　分区绕组的特点26
2.6.4　对称分区绕组与非对称分区绕组的概念27
2.7　分数槽集中绕组的对称与非对称28
2.8　电机槽极配合与电机磁路的关系30
2.9　少极电机的槽数37
2.9.1　电机转速与电机极数的关系37
2.9.2　少极电机的槽极比38
2.10　电机绕组排列42
2.10.1　电势星形法绕组排列设计42
2.10.2　绕组形式的分类43
2.10.3　大节距整数槽绕组排列和接线44
2.10.4　分数槽集中绕组排列和接线47
2.10.5　分数槽集中绕组排列简图画法49
2.11　电机设计软件中的绕组排列51
第3章　永磁电机槽极配合与运行和质量特性56
3.1　电机运行特性56
3.1.1　电机运行的机械特性56
3.1.2　电机运行的质量特性57
3.2　槽极配合与齿槽转矩58
3.2.1　槽极配合与齿槽转矩简介58
3.2.2　齿槽转矩的波形58
3.2.3　齿槽转矩的计算60
3.2.4　齿槽转矩的容忍度61
3.2.5　齿槽转矩的计算精度62
3.2.6　齿槽转矩峰值的概念64
3.2.7　齿槽转矩的评价因子65
3.2.8　齿槽转矩的圆心角69
3.2.9　定子斜槽70
3.2.10　转子分段直极错位72
3.2.11　转子分段直极错位的形式75
3.2.12　齿槽转矩波形的对称度76
3.2.13　齿槽转矩单峰波形的对称度79
3.2.14　波形的对称度对直极错位段数的影响79
3.2.15　转子直极错位的分段选取法86
3.3　影响电机齿槽转矩的主要因素87
3.3.1　槽极配合与齿槽转矩的关系87
3.3.2　电机结构与齿槽转矩的关系101
3.3.3　磁钢极弧系数对齿槽转矩的影响102
3.3.4　定子槽口对齿槽转矩的影响112
3.3.5　磁钢凸极对齿槽转矩的影响115
3.4　槽极配合的转矩波动130
3.4.1　转矩波动的概念130
3.4.2　转矩波动大小的定义130
3.4.3　转矩波动大小的容许值132
3.4.4　斜槽、转子分段直极错位的转矩波动132
3.4.5　齿槽转矩周期数与转矩波动的关系 135
3.4.6　转矩波动波形136
3.4.7　转矩波动波形与电机的多种因素138
3.4.8　齿槽转矩不等于转矩波动141
3.4.9　齿槽转矩和转矩波动的一些分析142
3.4.10　转子直极错位与电机转矩波动145
3.4.11　兼顾齿槽转矩和转矩波动的方法154
3.5　槽极配合与感应电动势154
3.5.1　电机的感应电动势154
3.5.2　电机感应电动势的求取154
3.5.3　电机感应电动势波形讨论159
3.5.4　电机的空载与负载的感应电动势 164
3.5.5　电机槽极配合的圆心角θ对感应电动势的影响164
3.5.6　感应电动势的设置技术166
3.5.7　测试电机感应电动势控制电机的性能166
3.6　槽极配合的电机谐波166
3.6.1　谐波的基本介绍166
3.6.2　用MotorSolve软件求取谐波的方法167
3.6.3　电机评价因子与电机谐波的关系168
3.6.4　削弱电机高次谐波的方法168
3.7　槽极配合对电机*大输出功率的影响169
3.7.1　电机槽极比与*大输出功率倍数的关系169
3.7.2　槽数相同，极数减少，*大输出功率增加169
3.7.3　极数确定，槽数增加，*大输出功率增加170
3.8　评价因子、圆心角与电机大小无关171
第4章　电机绕组系数和转矩的计算172
4.1　电机绕组系数计算172
4.1.1　电机绕组系数的概念172
4.1.2　分数槽集中绕组的绕组系数174
4.1.3　大节距绕组的绕组系数191
4.1.4　单节距电机的绕组系数207
4.2　电机转矩的计算212
4.2.1　永磁同步电机的内功率因数角212
4.2.2　内功率因数角γ求取方法一213
4.2.3　内功率因数角γ求取方法二214
4.2.4　电机转矩和转矩波动的求取214
4.2.5　MotorSolve 2D转矩曲线分析222
4.2.6　Motor-CAD 2D转矩曲线分析224
4.2.7　电机实例计算227
4.2.8　电机软件计算230
4.2.9　转矩角、内功率因数角导入2D计算的误差分析与修正方法237
第5章　永磁电机结构设计方法与技巧246
5.1　电机结构的主要参数和设计方法 246
5.1.1　电机设计分析的方法介绍246
5.1.2　电机的测评247
5.1.3　电机的改制250
5.1.4　电机系列设计251
5.1.5　有参照电机的全新设计255
5.1.6　没有参照电机的全新设计257
5.2　电机的软件快速设计265
5.3　永磁无刷电机简捷设计步骤（采用RMxprt软件）292
5.4　永磁同步电机简捷设计步骤（采用RMxprt软件）296
第6章　永磁电机槽极配合的设计应用299
6.1　少槽电机槽极配合的设计 299
6.1.1　单节距少槽电机299
6.1.2　大节距少极电机323
6.2　DDR力矩电机槽极配合的设计331
6.2.1　DDR电机槽极配合的设计思想分析331
6.2.2　24槽不同极数的槽极配合的分析332
6.2.3　48槽不同极数的槽极配合的分析337
6.2.4　DDR电机实例设计与分析339
6.3　无框力矩电机槽极配合的设计349
6.3.1　无框电机设计指标350
6.3.2　电机形式的判定351
6.3.3　电机结构尺寸的分析352
6.3.4　科尔摩根TBM7615-A样机的分析354
6.3.5　设计要点354
6.3.6　材料与参数的确定355
6.3.7　电机槽极配合的分析355
6.3.8　TWO-76D2-280电机设计思路356
6.3.9　电机槽极配合的选取357
6.3.10　定子斜槽359
6.3.11　定子开辅助槽359
6.3.12　热分析及电机绝缘等级359
6.3.13　无框永磁同步电机设计思路360
6.3.14　无框永磁同步电机模块建立360
6.3.15　无框永磁同步电机设计计算书360
6.3.16　电机反电动势分析363
6.3.17　电机转矩常数计算365
6.3.18　无框永磁同步电机转矩波动和齿槽转矩分析365
6.3.19　无框永磁同步电机性能图表和2D分析图表及分析368
6.3.20　设计电机性能对比370
6.3.21　无框电机槽极配合的设计小结371
6.4　电动车电机槽极配合的设计372
6.4.1　电动汽车电机的槽极配合372
6.4.2　电动汽车电机的槽极比373
6.4.3　槽极配合在电动汽车电机中的应用374
6.4.4　槽极配合在电动汽车电机上的应用分析375
6.4.5　电动汽车电机设计分析之一388
6.4.6　电动汽车电机设计分析之二403
6.5　特殊槽极配合电机的设计409
6.5.1　5.5kW 27槽8极电机分析410
6.5.2　24槽8极和27槽8极电机的性能分析设计410
6.5.3　12槽10极5.5kW电机设计示例418
6.6　主轴电机槽极配合的设计425
6.6.1　主轴电机概述425
6.6.2　主轴电机的分类426
6.6.3　伺服电机与主轴电机的区别427
6.6.4　主轴电机的形状428
6.6.5　主轴电机的冷却方式428
6.6.6　电主轴电机的应用429
6.6.7　主轴电机的结构430
6.6.8　主轴电机的转动惯量433
6.6.9　主轴电机的槽极配合434
6.6.10　主轴电机性能与负载和工作状态分析436
6.6.11　主轴电机的参数436
6.6.12　主轴电机的编码器437
6.6.13　主轴电机的工作频率439
6.6.14　主轴电机的设计一439
6.6.15　主轴电机的设计二446
6.6.16　主轴电机的设计三455
6.6.17　主轴电机的设计四463
6.6.18　主轴电机的设计五469
6.6.19　主轴电机的设计六472
6.6.20　主轴电机的设计七485
6.6.21　交流主轴电机实例分析505
6.6.22　感应少槽少极电机的分析516
参考文献523